Zestaw 57

Pytanie 1: Hydrolazy - udział w metabolizmie

Hydrolazy to duża grupa enzymów odpowiadających za reakcje hydrolizy. Wywołują rozpad substancji złożonych na prostsze, przy czym konieczne jest przyłączenie cząsteczki wody.

1) Nukleazy - enzymy rozkładające kwasy nukleinowe. Katalizują rozkład wiązań diestrowych pomiędzy kwasem ortofosforowym (V) a grupą hydroksylową rybozy (RNAzy) lub deoksyrybozy (DNAzy). Występują w każdej komórce a także w soku truzstkowym. Uczestniczą także w naprawie transkryptów i naprawie DNA.

• Egzonukleazy - powodują odszczepienie końcowych nukleotydów

• Endonukleazy - hydrolizują wewnętrzne wiązania diestrowe ( najbardziej charakterystyczne są enzymy restrykcyjne występujące obficie u Procariota i służące ochronie komórki przed wnikaniem obcego DNA. Bardzo powszechnie wykorzystywane w inżynierii genetycznej, gdyż przecinają nici DNA w ściśle określonych miejscach, co pozwala na izolowanie genów lub ich fragmentów.

2) Peptydazy - enzymy rozkładajace wiązanie amidowe w białku. Należą do dużej grupy enzymów trawiennych. Dzielimy je na egzopeptydazy (odszczepiające po jednym aminokwasie. Gdy dzieje się to od C-końca prowadzą to karboksypeptydazy, a gdy od N-końca aminopeptydazy) i endopeptydazy (działajace na długie łańcuchy polipeptydowe trawiące wewnętrzne wiązania peptydowe i umożliwiające rozbicie polipeptydu na mniejsze cząstki i przyspieszenie dalszego trawienia np. pepsyna, trypsyna, chymotrypsyna, elastaza).

Pepsyna (proteaza aspartylowa) powstaje w wyniku autokatalitycznej reakcji hydrolizy pepsynogenu. Odopwaida za trawienie białek w silnie kwasowym środowisku żołądka osiągając swą optymalną aktywność przy pH=2. Od pepsynogenu przy pH=5 odszczepiany jest odcinek prekursorowy, który połączony był z niekatywną cząsteczką pepsyny. Dzięki temu grupy karbosylowe pepsyny ulegają uwolnieniu i przez to aktywacji.

3) Lipazy - enzymy rozkładajace triacyloglicerole. Lipaza trzustkowa (główny enzym trawiący tłuszcze).

4) Amylazy - enzymy rozkładajace wiązania L(1-4) glikozydowe (w skrobi i glikogenie) i dostarczajace cukrów prostych.

Peptydazy, lipazy i amylazy są enzymami trawiennymi które umożliwiają rozłożenie substancji złożonych zawartych w pokarmie na substancje proste, łatwo przyswajalne w jelicie cienkim służące jako materiał energetyczny i budulcowy dla organizmu.

5) Deaminazy - katalizują odłączenie grupy aminowej z cyklicznych substratów (puryn nukleotydów)

6) Fosfatazy - rozkładają monoestry kwasy fosforowego. Odpowiadają za gospodarkę fosforem w organizmie. Spotykane w każdej komórce.

7) Lizozym - enzym z grupy hydrolaz glikozydowych; hydrolizuje polisacharydy ścian komórkowych bakterii powodując ich pękanie; występuje m.in. w osoczu krwi i łzach; w organizmie pełni funkcję bariery antybakteryjnej

8) Trombina - działający na wiązania peptydowe; powstaje z protrombiny osocza krwi; przekształca fibrynogen w fibrynę; niezbędna w procesie krzepnięcia krwi.

To najważniejsze hydrolazy. Podział wszystkich hydrolaz obejmuje 27 punktów i chyba nie jest to nam potrzebne aż tak szczegółowo. Są tu głowne, najważniejsze grupy bez specjalnych podziałów.

Pytanie 2: Regulacja cyklu kwasu cytrynowego

Odbywa się w wielu miejscach przy pomocy różnych cząsteczek, co zapewnia bardzo czuły i dokładny system kontroli. Najlepiej do tego celu nadają się reakcje nieodwracalne, które zachodzą wyłącznie w jednym kierunku.

1. synteza cytrynianiu ze szczawiooctanu i acetylo-CoA. Inhibitorem syntazy cytrynianiu jest ATP. Działa on poprzez zwiększenie Km dla acetylo-CoA co wywołuje wolniejsze tworzenie cytrynianu.

2. Dehydrogenaza izocytrynianowa - ADP zwiększa allosterycznie powinowadztwo tego enzymu do substratów, natomiast ATP działa antagonistycznie.

3. Dehydrogenaza L-ketoglutaranowa - jest hamowana przez produkty katalizowanej przez siebie reakcji tj. bursztynylo-CoA i NADH, a także przez duży ładunek anargetyczny (dużo ATP)

4. Nie bez znaczenia są także jony magnezu, które są niezbędne do kompleksowania reszt fosforanowych w ATP, a także równoważniki redukcyjne (NAD+ i FAD+) których brak także hamuje działanie wszystkich dehydrogenazy. . Podobnie działa nadmiar zredukowanych równoważników redukcyjnych, których komórka nie jest w stanie przekazać do łańcucha oddechowego. Jony wapnia są niezbędne do aktywowania dehydrogenaz. Ta zależność pozwala powiązać cykl kwasu cytrynowego dostarczającego substraty do łąńcucha oddechowego ze skurczem mięśnia.

Pytanie 3: Modyfikacje potranslacyjne

Białka zawierają sygnały, które determinują ich ostateczne umiejscowienie. Synteza wszystkich białek ( z wyjątkiem tych kodowanych przez DNA mitochondrialny) rozpoczyna się na wolnych rybosomach w cytoplazmie i jest kontynuowana w cytoplamie, jeśli rosnące białko nie zawiera sekwencji sygnałowej decydującej o kierowaniu rosnącego białka do retikulum endoplazmatycznego (ER). Sekwencja sygnałowa jest rozpoznawana przez SRP (białko rozpoznające sygnał), które doprowadza rybosom do błony ER poprzez wiązanie się ze specyficznym receptorem. Rosnący łańcuch peptydowy jest syntetyzowany do wnętrza ER, gdzie ulega dalszym modyfikacjom.

1. Obróbka proteolityczna odbywa się przy pomocy enzymów zwanych peptydazami, które są odpowiedzialne za cięcie łańcuchów polipeptydowych na końcu łańcucha (egzopeptydazy) lub w jego środku (endopeptydazy). Większość tych enzymów jest bardzo specyficzna - rozpoznają one miejsce cięcia na podstawie sekwencji aminokwasowej. Dobrym przykładem może posłużyć proinsulina, której pierwotny łańcuch polipeptydowy jest przecinany w określonych miejscach, następnie dwa produkty są łączone za pomocą "mostków" dwusiarczkowych.

Istnieje kilka innych przykładów obróbek proteolitycznych:

- aktywacja białka, poprzez wycięcie niepotrzebnego fragmentu łańcucha polipeptydowego

- usunięcie sekwencji liderowych (fragmentów łańcucha, które kierują białko do odpowiedniego przedziału komórkowego)

- w przypadku poliprotein płaszcza niektórych wirusów - pocięcie na fragmenty, aktywuje każdy z otrzymanych fragmentów

- rzadko występujący splicing polipeptydowy (podobnie jak obróbka preRNA) - wycinanie fragmentów ze środka łańcucha polipeptydowego

- usuwanie pierwszego podstawnika (metioniny lub formylometioniny) występujące u prawie 50% wszystkich białek

2. N-acetylacja , N-formylacja, N-metylacja są rodzajami modyfikacji potranslacyjnych białek, w których następuje przyłączenie do N-końca łańcucha polipeptydowego grup acetylowych (acetylacja), metylowych (metylacja) lub metioniny (formylacja).

3. Glikozylacja - w tym procesie następuje dołączenie reszt cukrowcowych do białek (Np.: białek błonowych).

4. Hydroksylacja - w przypadku aminokwasów proliny i lizyny - dołączenie

grupy -OH (Rys).

5. Poli (ADP)-rybozylacja - dołączanie reszt adeninowych.

6. Fosforylacja - aktywacja białka poprzez dołączenie reszty fosforanowej przez specyficzne enzymy - kinazy. Bardzo powszechnie występujące wśród białek (Np.: czynniki transkrypcyjne).

7. Defosforylacja - deaktywacja białka przez usunięcie reszty fosforanowej przez specyficzne enzymy - fosfatazy.

8. Ubikwitynacja - (u organizmów Eukariotycznych) dołączenie innego białka - ubikwityny powoduje, że białko jest przeznaczone do degradacji. W procesie ubikwitynacji są usuwane (degradowane) białka źle sfałdowane, wadliwe oraz takie których "życie" dobiegło końca. Czas półtrwania białka jest zależny od rodzajów aminokwasów występujących na jego N-końcu.

9. Modyfikacja potranslacyjna białek obejmuje także procesy dołączania reszt lipidowych (lipoproteiny), a także jonów metali (w przypadku białek złożonych), które za pomocą wiązań jonowych łączą się z odpowiednimi grupami funkcyjnymi aminokwasów i stanowią centra aktywne dla wielu enzymów (np.: hemoglobina - Fe).

Heterogenność składu aminokwasowego, tworzonych struktur, rodzajów modyfikacji, a także połączeń z innymi niebiałkowymi substancjami implikuję ogromną różnorodność funkcji, które białka pełnią w organizmie, a także ich właściwości fizyko-chemicznych.

---